[发明专利]用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法

摘要

本发明涉及一种用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，该方法考虑入射质子方向与器件沟道宽度的方向的相关性，给出了进行低能质子单粒子试验时的质子入射方向、角度的选取方法和确定原则；同时给出了金属膜粗调降能和空气层精调降能结合的质子能量选择和获取方法，通过获取金属膜层厚度和降能空气层厚度，从而获得低能质子单粒子试验所需能量，实现宇航用元器件，尤其是高集成度、小特征尺寸的深亚微米、纳米器件的低能质子单粒子效应评估，最大程度满足卫星抗辐射加固设计的需求；本发明方法为空间项目选用纳米级器件以及应用加固设计提供参考数据，也为研制抗辐照加固纳米器件提供参考数据。

主权项

用于测量纳米器件低能质子单粒子翻转敏感性的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)、选择单粒子试验质子入射方向，具体方法为：使质子以入射角度α入射器件表面，且质子入射方向在器件表面的投影与器件表面的一个边平行，获得单粒子翻转截面A1；仍使质子以入射角度α入射器件表面，改变质子入射方向，使质子在器件表面的投影与所述器件表面的一个边垂直，获得单粒子翻转截面A2，比较A1与A2，以单粒子翻转截面高的入射方向，确定为最劣入射方向，即单粒子试验各能量质子的入射方向；所述单粒子翻转截面为单粒子翻转数与入射质子注量的比值；所述入射角度α取值在设定值B1和B2之间；(2)、选择单粒子试验质子入射角度，具体方法为：以步骤(1)确定的单粒子试验质子入射方向，在设定值B1和B2之间变化入射角度α，角度变化步进为S，获得质子在不同入射角度α入射下的单粒子翻转截面，比较所述单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最高的入射角度作为单粒子试验质子入射角度；(3)、选择纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围为0.01～0.1MeV；(4)、确定获得纳米器件低能质子单粒子试验质子能量范围内的峰值能量M所需的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，具体方法如下：(a)、得到使辐射源初始质子通过金属降能膜降能至2～3MeV时金属降能膜的厚度L1，并使辐射源初始质子降能至2～3MeV；(b)、得到使能量为2～3MeV质子通过空气层降能至0.2～0.3MeV时空气层的厚度L2，并使质子能量从2～3MeV降能至0.2～0.3MeV；(c)、以逐步增加或减少空气层厚度，同时检测比较单粒子翻转截面的方法获得降能空气层厚度L3，具体为：空气层厚度步进小于300um，调整过程中空气层厚度变化不小于3.5mm，在各空气层厚度步进下检测单粒子翻转，获得单粒子翻转截面，以单粒子翻转截面最大时对应的空气层厚度，为质子到达峰值能量M所需的降能空气层厚度L3；(5)、在步骤(3)确定的单粒子试验质子能量范围内，除峰值能量M外选择不少于四种能量的质子，根据步骤(4)中确定的峰值能量M对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3，获得上述不少于四种能量的质子分别对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’；(6)、选择单粒子试验的质子注量率为5×10⁷～5×10⁸个质子数/cm².s；(7)、根据步骤(1)～(6)确定的质子入射方向、入射角度α、质子能量范围、峰值能量M及对应的金属降能膜厚度L1和降能空气层厚度L2、L3；不少于四种能量及对应的金属降能膜厚度L1’和降能空气层厚度L2’、L3’以及质子注量率进行纳米器件低能质子单粒子翻转试验。